ISO 54912023 垂直起降.電動貨運無人駕駛飛機系統（UAS）垂直起降（VTOL）的基礎設施和設備標準立項發展報告

垂直起降——電動貨運無人駕駛飛機系統垂直起降基礎設施與設備標準立項發展報告StandardizationDevelopmentReport:Vertiports—InfrastructureandEquipmentforVerticalTake-offandLanding(VTOL)ofElectricallyPoweredCargoUnmannedAircraftSystems(UAS)摘要隨著城市空中交通（UAM）與先進空中交通（AAM）產業的快速演進，電動垂直起降飛行器及其無人駕駛貨運系統已成為全球航空運輸體系變革的重要方向。為確保此類飛行器安全、高效、有序地融入現有空域與地面基礎設施體系，國際標準化組織（ISO）于2023年6月發布了ISO5491:2023標準——即《垂直起降——電動貨運無人駕駛飛機系統垂直起降的基礎設施和設備》。本報告系統梳理了該標準的立項背景、編制依據、核心內容及技術架構，并深入分析了標準所涉及的垂直起降場分類、基礎設施設計、地面支持設備、通信導航監視系統、安全應急管理等關鍵模塊。報告指出，ISO5491:2023的發布填補了國際層面針對電動貨運UAS垂直起降基礎設施標準的空白，為各成員國開展垂直起降場規劃、設計、建設與運營提供了統一的技術基準。同時，本報告探討了標準與ICAO、EASA、FAA等國際民航組織的政策銜接關系，并對標準在我國的實施路徑與修訂方向提出了前瞻性思考，旨在為相關政府部門、科研機構、規劃設計單位及運營企業提供參考和借鑒。關鍵詞：垂直起降場；電動貨運無人機系統；基礎設施與設備；國際標準化組織；城市空中交通；標準化Keywords:Vertiports;ElectricallyPoweredCargoUAS;InfrastructureandEquipment;InternationalOrganizationforStandardization(ISO);UrbanAirMobility(UAM);Standardization一、引言1.1研究背景全球航空運輸業正經歷從傳統有人駕駛向智能化、無人化、綠色化方向轉型的深刻變革。無人機系統（UAS）技術日趨成熟，其在物流配送、應急救援、農業植保、地理測繪、城市管理等方面的應用場景不斷拓展。尤其在貨運領域，電動垂直起降（eVTOL）無人駕駛飛機憑借其垂直起降能力、低噪聲特性、零排放優勢和靈活部署特點，被視為未來城市低空物流的重要載體。然而，電動貨運UAS的大規模商業化運行面臨一個核心瓶頸——缺乏與其運行特征相匹配的地面基礎設施與設備。傳統機場面向有人駕駛固定翼飛機設計，難以滿足eVTOL飛行器頻繁起降、快速充電、自動化裝卸、遠程監控等特殊需求。垂直起降場（Vertiport）作為專為垂直起降飛行器設計的地面基礎設施，其標準化建設已成為推動UAM產業落地的關鍵前提。1.2標準立項的必要性在國際層面，各國對垂直起降場的規劃建設仍處于探索階段，技術標準分散且不統一。不同國家和地區在垂直起降場的選址原則、物理尺寸、凈空要求、充電設施、通信協議、安全間距、消防保障等方面存在顯著差異，不利于跨國運行和產業協同。與此同時，電動貨運UAS在載重能力、飛行性能、運行模式上與傳統客運eVTOL存在本質區別，需要專門的基礎設施設計規范予以支撐。在此背景下，國際標準化組織航空航天器技術委員會（ISO/TC20）啟動了垂直起降基礎設施與設備的國際標準編制工作。經過多輪國際研討和技術論證，ISO5491:2023于2023年6月2日正式發布，成為國際上首部專門針對電動貨運UAS垂直起降基礎設施與設備的指導性標準。二、標準概述與編制情況2.1標準基本信息ISO5491:2023由國際標準化組織（ISO）正式發布，標準全稱為《垂直起降——電動貨運無人駕駛飛機系統垂直起降的基礎設施和設備》（Vertiports—Infrastructureandequipmentforverticaltake-offandlanding(VTOL)ofelectricallypoweredcargounmannedaircraftsystems）。標準分類號為“航空器和航天器綜合”，采用英文作為官方語言，現行有效。該標準在ISO標準體系中屬于航空地面基礎設施領域的專項技術標準，是ISO/TC20框架下針對垂直起降基礎設施制定的系列標準之一。2.2編制過程與參與力量該標準自項目預研階段起即得到了來自全球多個國家的廣泛關注。編制工作匯聚了航空器制造企業、機場規劃設計機構、無人機運營單位、通信導航技術公司、能源設備供應商、適航審定機構及多所高校和研究機構的專家學者。在標準起草過程中，編制組廣泛收集了全球范圍內垂直起降試驗場建設、無人機物流配送試點項目、城市空中交通示范工程等領域的實踐經驗和技術數據，參考了國際民航組織（ICAO）發布的《垂直起降場設計指南草案》、歐盟航空安全局（EASA）發布的《垂直起降場原型技術規范》（PTS-VPT-DSN）、美國聯邦航空管理局（FAA）發布的《垂直起降場設計工程簡報》（EngineeringBriefNo.105）等文件，并充分吸納了IEEE、SAEInternational等相關國際組織在通信協議和地面設備方面的已有標準成果。三、標準主要內容分析3.1標準的范圍與適用對象ISO5491:2023明確規定了電動貨運UAS垂直起降場在設計、建造、運營和維護過程中所涉及的基礎設施與設備的技術要求和推薦做法。標準適用于以電動為主要動力來源的貨運無人駕駛飛機系統，同時兼顧了混合動力系統的兼容性需求。需要特別說明的是，標準聚焦于貨運型UAS的運行特征——包括貨物自動裝卸、無人值守運行、頻繁起降作業等——而對以載人為主要目的的垂直起降設施僅作參考性延伸。該標準的適用場景涵蓋了獨立式垂直起降場、建筑物頂部起降平臺、地面改造型垂直起降場以及臨時性/移動式起降設施等多種形式，并針對不同場景提出了差異化的技術要求。3.2標準的技術架構ISO5491:2023在技術架構上按照系統工程的思路，將垂直起降基礎設施劃分為六大核心模塊：場地規劃與物理設計、地面支持設備、能源供應系統、通信導航監視系統、安全與應急系統、運營管理支撐系統。以下對各模塊進行要點分析。3.2.1場地規劃與物理設計標準對垂直起降場的選址條件、起降坪（TLOF）尺寸、最終進近起飛區（FATO）尺寸、安全凈空區（SafetyArea）范圍、滑行通道、障礙物限制面等物理參數做了明確規定。在起降坪尺寸設計方面，標準引入了以貨運UAS最大外形尺寸（D值）為基準的推導方法，并充分考慮了多旋翼、復合翼、傾轉旋翼等不同構型飛行器在尾流特性上的差異。針對貨運運行特點，標準還特別提出了貨物裝卸區與飛行區之間的安全距離控制要求，以及自主裝卸設備的對接接口規范。3.2.2地面支持設備地面支持設備模塊涵蓋系留裝置、貨物裝卸系統、飛行器固定與鎖止機構、地面引導設備、環境監測設備等。標準對自動貨物裝卸系統的對接精度、承載能力、兼容性等級進行了分級規定，并給出了不同等級對應的技術參數建議。針對無人值守運行場景，標準對自動化程度、遠程監控、故障告警等提出了明確的功能性指標。3.2.3能源供應系統鑒于電動貨運UAS對充電基礎設施的高度依賴，標準將能源供應系統放在了突出位置，具體包括充電功率等級劃分、充電接口標準、電池更換設備、電能質量要求、備用電源配置等。標準提出了從慢充到超級快充的多級充電體系，并對不同級別的充電設備與飛行器電池管理系統（BMS）之間的通信協議兼容性提出了要求。此外，標準還引入了可再生能源接入的推薦做法，以配合全球航空業碳減排目標。3.2.4通信導航監視系統為保證電動貨運UAS在垂直起降場及其周邊空域的安全運行，標準對通信導航監視（CNS）系統提出了系統性要求，覆蓋了數據鏈路通信、衛星導航增強、精密進近引導、場面監視雷達/光學監視、氣象觀測設備等多個子系統的部署方案和性能指標。標準尤其強調了對城市峽谷、多徑干擾等復雜電磁環境下通信鏈路可靠性的要求，并推薦了冗余配置方案。3.2.5安全與應急系統安全與應急系統模塊涵蓋了消防設施、應急疏散通道、危險品存放區、遠程應急停機控制、緊急電源切斷、自動滅火系統等。標準針對鋰電池火災這一電動航空特有風險，提出了專用滅火劑選擇、熱失控隔離措施、煙霧探測報警、消防響應時間等具體技術指標。同時，標準還要求建立與城市消防、醫療急救等公共應急體系的聯動機制。3.2.6運營管理支撐系統運營管理支撐系統涉及垂直起降場的運行控制中心、航班信息管理、飛行計劃審批對接、氣象情報服務、維護保障管理、數據記錄與回放等信息化支撐平臺。標準對垂直起降場運營管理系統與無人機交通管理系統（UTM）之間的數據接口和交互協議提出了規范要求，以確保垂直起降場能夠有效嵌入未來的低空交通管理體系。3.3標準的技術亮點與創新ISO5491:2023在多個方面體現出技術前沿性和標準創新性。首先，標準首次在國際層面將貨運UAS作為垂直起降基礎設施設計的主導場景，改變了以往將貨運需求作為客運場景附屬考慮的傳統思路。其次，標準引入了面向自動化、無人化運行的基礎設施設計理念，在物理空間布局、設備接口、運營流程等方面均以無人工干預為前提進行設計。再次，標準在安全設計中充分考慮了電動航空特有的鋰電池熱失控風險，填補了現有航空地面安全標準在電池火災防控方面的空白。最后，標準倡導模塊化、可擴展的基礎設施設計理念，以適應不同規模、不同階段的UAM發展需求。四、標準與相關法規政策的關系4.1與ICAO框架的銜接國際民航組織（ICAO）近年來高度關注先進空中交通的標準制定工作，其航空器運行技術小組已就垂直起降場設計指南開展多輪研討。ISO5491:2023在制定過程中充分參考了ICAO的相關指導性文件草案，在術語定義、安全裕度、運行規則等方面保持了一致性，從而為各國在ICAO框架下制定本國垂直起降場標準提供了對應的技術支撐。4.2與EASA和FAA技術規范的協調歐盟航空安全局（EASA）于2022年發布了《垂直起降場原型技術規范》（PTS-VPT-DSN），美國聯邦航空管理局（FAA）亦于同年修訂了垂直起降場設計工程簡報。ISO5491:2023在物理尺寸確定方法、安全區域劃定原則、障礙物限制面等核心技術上與EASA和FAA的規范保持了高度兼容，同時又在貨運UAS專用設施方面進行了拓展和深化。這種“最大公約數+專項延伸”的編制策略，有利于降低各國標準之間因技術路線差異而帶來的轉換成本，促進全球范圍內垂直起降基礎設施的互聯互通。4.3與中國低空經濟政策的呼應近年來，中國密集出臺了支持低空經濟發展的政策文件。《國家綜合立體交通網規劃綱要》明確提出"發展城市直升機運輸服務，構建城市群內快速航空運輸網絡"；《通用航空裝備創新應用實施方案（2024—2030年）》進一步提出"到2030年，通用航空裝備全面融入人民生產生活各領域，成為低空經濟增長的強大推動力"。此外，工信部等四部門聯合發布的《通用航空裝備創新應用實施方案（2024—2030年）》明確提出推進垂直起降場（Vertiport）等基礎設施建設，支持有條件的城市開展電動垂直起降航空器商用示范。2024年，低空經濟首次被寫入《政府工作報告》，標志著其已上升為國家戰略。在地方層面，深圳、廣州、合肥、成都等城市已相繼發布低空經濟產業發展規劃和基礎設施建設方案。ISO5491:2023的發布，為我國垂直起降場相關國家標準和行業標準的編制提供了重要國際參照，對推動我國低空經濟基礎設施的高起點規劃、高標準建設具有重要的參考價值。尤其值得注意的是，我國于2023年12月發布了《國家空域基礎分類方法》，將G類和W類空域劃為非管制空域，為低空飛行活動提供了更大的靈活性，也為電動貨運UAS的運行創造了更為有利的空域條件。五、主要參與起草單位介紹ISO5491:2023的編制匯聚了全球多國航空領域的權威機構與行業領軍企業。其中，標準起草工作由ISO/TC20航空航天器技術委員會牽頭組織，其秘書處承擔單位SAEInternational（國際自動機工程師學會）在標準的組織協調和技術論證過程中發揮了核心作用。SAEInternational成立于1905年，是全球領先的航空航天、汽車和商用車工程技術標準制定組織，擁有超過12萬名會員，遍布全球97個國家和地區。在航空航天領域，SAE擁有龐大的標準體系，涵蓋航空材料、推進系統、機載設備、地面保障設備等眾多專業方向。在ISO5491:2023的編制過程中，SAE不僅承擔了技術委員會秘書處的組織協調工作，還將其在航空地面支持裝備（GSE）標準化方面的長期經驗和技術積累充分融入標準內容，特別是在地面支持設備的接口規范和安全標準方面貢獻了關鍵性的技術方案。SAE下轄的A-6航空航天地面設備委員會長期從事航空地面保障設備的標準制定工作，其相關標準成果為ISO5491:2023中地面設備部分的編制提供了堅實的技術基礎。此外，來自美國、歐盟、日本、韓國、新加坡等多個國家的航空管理機構、適航審定機構、無人機運營企業、垂直起降場設計公司和高校研究機構也深度參與了標準的編制和審查工作，確保了標準在全球范圍內的普適性和適用性。六、標準實施展望6.1國際推廣與實施路徑ISO5491:2023作為國際標準化組織發布的自愿性國際標準，其推廣實施需要各國標準化機構和民航主管部門的協同推動。建議各國在制定本國垂直起降場建設標準和技術法規時，以ISO5491:2023為基準框架，結合本國空域管理特點和UAM發展實際進行本地化適配。國際民航組織可在成員國之間建立信息共享和經驗互認機制，減少重復驗證成本。6.2標準后續修訂方向隨著電動貨運UAS技術和運營模式的持續演進，ISO5491:2023在后續修訂中可能需要重點關注以下方向：一是適應無人化程度更高的全自主運行需求；二是納入更多關于飛行器-基礎設施數字化交互的內容，如自動識別、自動引導、自動對接等；三是補充極端天氣條件下設施運行的技術要求；四是考慮與無人機交通管理系統（UTM）更深層次的技術融合；五是增加針對不同氣候帶、不同地理環境條件下的差異化設計指南。此外，隨著氫燃料電池、太陽能輔助供電等新型能源技術的發展，標準的能源供應模塊也需要適時擴充和更新。6.3對中國標準化工作的啟示我國應結合ISO5491:2023的技術內容，加快推進垂直起降場相關國家標準和行業標準的編制工作。建議由全國航空器標準化技術委員會牽頭，聯合中國民航科學技術研究院、中國航空綜合技術研究所、相關高校及行業龍頭企業，盡快啟動垂直起降場基礎設施與設備系列標準的編制。在城市空中交通管理體制改革方面，應同步推進低空空域分類管理改革，明確垂直起降場的規劃審批流程和建設運營監管機制。同時，積極推動將我國在無人機物流配送和垂直起降試點項目中積累的實踐經驗納入國際標準修訂建議，提升我國在全球UAM標準化治理中的話語權和影響力。七、結論ISO5491:2023作為國際標準化組織發布的首部針對電動貨運無人駕駛飛機系統垂直起降基礎設施與設備的國際標準，填補了全球UAM地面基礎設施領域標準體系的重要空白。該標準以貨運UAS運行特征為設計導向，系統構建了涵蓋場地規劃、地面設備、能源供應、通信導航監視、安全應急和運營管理的完整技術框架，體現了自動化、無人化、電動化的先進設計理念。標準的發布不僅為全球各國垂直起降場建設提供了統一的技術參照，也為航空器制造企業、基礎設施建設單位、運營服務商等產業鏈各方提供了清晰的技術指引和發展預期。參考文獻[1]ISO5491:2023,Vertiports—Infrastructureandequipmentforvert